CN104895859A - 具有负载保持功能的阀组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有负载保持功能的阀组件。壳体上的第一阀座能用在第一阀体上的第一密封面封闭，壳体具有第一和第二工作室，第一阀体联合壳体限定的第一控制室的体积在第一阀体离开第一阀座时变小，壳体和第一阀体共同限定第一节流机构的自由横截面在第一阀体离开第一阀座时变大，第一与第二控制室通过第一节流机构连接，第二与第一控制室连接或重合。在壳体中移动地容纳不同于第一阀体的阀体，因而壳体上的第二阀座能用在该阀体上的第二密封面封闭，第二工作室通过第二阀座与第二控制室连接，使得从第二工作室作用的压力将该阀体压离第二阀座，从第二控制室作用的压力将该阀体压向第二阀座，第二工作室通过预控阀并绕过第二阀座与第二控制室连接。

Description

具有负载保持功能的阀组件

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的阀组件。

背景技术

由US 4 779 836 A1已知一种阀组件。阀组件包括壳体，壳体中以能运动的方式容纳着第一阀体，因而在壳体上的第一阀座能用在第一阀体上的第一密封面封闭。此外，壳体具有第一和第二工作室，这些工作室通过第一阀座连接。通过移动第一阀体可以调整流动阻力，流动阻力对抗从第一工作室流向第二工作室的压力流体。

为了调整第一阀体的位置，设第一控制室，第一控制室被第一阀体和壳体这样限定边界，使得当第一阀体从第一阀座离开移动时，该第一控制室的容积持续变小。此外还设第一节流机构，其被第一阀体和壳体限定边界以及当第一阀体从第一阀座离开移动时，第一节流机构的自由的横截面持续变大。第二工作室通过第一节流机构与第二控制室连接，第二控制室在US 4 779 836 A1中与第一控制室重合。此外，可以借助一个辅助阀将一个控制体积流量从第一控制室导出。第一阀体的位置这样调整，使得从第一工作室流向第二工作室的主体积流量近似与控制体积流量成比例。用较小的控制体积流量可以控制一个较大的主体积流量。主体积流量除了与辅助阀的调整相关外也与在第一和第二控制室内的压缩相关。

用按US 4 779 836 A1的阀组件可以既控制一个从第一工作室流向第二工作室的体积流量，也可以控制一个沿相反方向流动的体积流量。

发明内容

本发明的优势在于，仅关系到第一工作室到第二工作室的通流就可以完成对体积流量的控制，其中，阀组件自主地、无泄漏地截断沿相反方向流动的流体流。按本发明的阀组件因此承担起负载保持阀的功能，而不会相比公知的阀组件明显扩大结构耗费。

按照本发明建议，一个不同于第一阀体的第二阀体以能移动的方式被容纳在壳体中，因而在壳体上的第二阀座能用在第二阀体上的第二密封面封闭，其中，第二工作室通过第二阀座这样与第二控制室连接，使得一个从第二工作室作用的压力将第二阀体压离第二阀座，其中，从第二控制室作用的压力将第二阀体朝着第二阀座按压，其中，第二工作室通过一个预控阀并且在绕过第二阀座的情况下与第二控制室连接。预控阀优选被这样设置，使得它可以选择性地截断或解除第二工作室到第二控制室的连接。

在从第一工作室朝着第二工作室穿流阀组件时，在第一工作室内的压力大于在第二工作室内的压力。因此在第一或第二控制室内的压力也大于在第二工作室内的压力。第二阀体与此相应地封闭第二阀座，只要预控阀是闭合的。一旦预控阀被打开，那么压力流体从第一或第二控制室朝着第二工作室流出。在第一或第二控制室内的压力由此下降，因而第二阀座被打开。与此相应的是，已经提到的预控体积流量从第一或第二控制室流向第二工作室以及发生了对主体积流量的上述的控制。

若这时在第二工作室内的压力上升超过在第一工作室内的压力，那么第二阀体被与预控阀的位置无关地从第二阀座抬起。压力流体从第二工作室流入第一控制室。第一控制室的容积由此扩大，因此第一阀体的第一密封面被压向第一阀座。因此从第一工作室到第二工作室的连接被密封地封闭。因此排除了压力流体从第二工作室流向第一工作室。

随第一和/或第二工作室可以提到壳体中的一条通道，该通道具有在壳体的外表面上的一个通入孔，因而另一个单独的结构单元可以连接在其上。但也可以涉及一条在集成的阀单元中的内部的连接通道，该集成的阀单元除了按本发明的阀组件外还具有另外的液压的功能单元。阀组件优选结合不可压缩的压力流体，尤其是液压油使用。

在从属权利要求中说明了本发明的有利的扩展设计和改良方案。

预控阀可以被构造成中心阀（Sitzventil）。因此排除了第一阀座基于在预控阀上的不期望的泄漏而被独自打开。相应的阀体优选被构造成延长的圆柱体，其具有圆锥形的端面，该端面用作密封面。

第一工作室可以通过一个止回阀与第一节流机构连接，该第一止回阀仅允许了从第一工作室到第一节流机构的流体流，其中，止回阀被构造成中心阀的形式。由此也在第一工作室内波动的压缩时确保了压力流体仅能通过第二阀体从第一或第二控制室流出，因而只有预控阀对主体积流量的调整是决定性的。此外，作为中心阀的设计方案还造成在阀组件的截断运行状态中不出现不期望的泄漏。

预控阀可以包括一个磁线圈和一个磁衔铁，其中，预控阀能通过磁衔铁得到操纵，其中，磁线圈和磁衔铁这样相互协调一致，使得磁衔铁的位置在磁线圈内的电流改变时不断地变化。由此能不断调整预控体积流量以及因而主体积流量。在此要注意的是，绝大部分已知的磁操纵结构都是开关型类型，也就是说，磁衔铁仅能在两个最终位置中的其中一个内运动。所述的协调一致优选通过非磁性的流中断区域在包围衔铁的极管内的恰当的空间布置实现。

磁衔铁可以用一个弹簧被预紧在预控阀的一个封锁的位置中。由此确保了，在前述的磁触发故障时，在连接在工作室上的执行器上不会出现不期望的运动。从第一工作室到第二工作室的连接在这种情况下被安全地截断。

第一控制室可以与第二控制室分开（gesondert）构造，其中，第二控制室包括在壳体中的第一环槽，第一环槽包围第一阀体。由此确保了第一节流机构与第一阀体在壳体中的转动位置无关地始终通入第一环槽。第一节流机构优选包括在第一阀体的圆周面上的至少一个豁口。

第一阀体可以在第一环槽和第一控制室之间贴靠在壳体上。由此防止了第一阀体在壳体中翘曲，因而第一阀体不再能够运动。在此要注意的是，对翘曲的倾向来说首要的是在第一阀体的直径和滑动导引的长度之间的比例。此外第二节流机构，尤其是它的控制边缘在第一壳体内安装第一阀体时被保护不受损伤。

第一和第二控制室可以仅通过第二节流机构相互连接。在第一阀体运动时，压力流体在第一和第二控制室之间交换。这个流体流流动通过第二节流机构，因而第一阀体的运动得到缓和。结果是降低了第一阀体引起震颤式运动的风险。第二节流机构可以由在第一阀体中的一条闭合的通道，特别是一个钻孔或由在第一阀体的外圆周面上的一条敞开的通道，尤其是切口形成。但也可以在壳体中设一条闭合的通道。

在第一阀座上的自由的横截面可以按照一条非直线的第一特征线随第一阀体的移动而不断变化。这条特征线可以抛物线地延伸。

第一阀体的一个与第一密封面相邻的正面可以至少邻近第一密封面地被构造成凸出地弯曲。由此可以调整第一特征线。

第一阀体可以具有多个关于其运动方向径向延伸的第一钻孔，这些第一钻孔根据第一阀体的位置被壳体遮盖或不被壳体遮盖，其中，第一钻孔与第一阀座串连。通过选出第一钻孔的恰当的布置和恰当的直径可以调整第一特征线。

当第一阀座被第一阀体封闭时，第一节流机构可以具有一个不等于零的自由的横截面。由此改善了阀组件的精密可控性。尤其可以为了调整极小的主体积流量而单独使用预控阀。第一阀座在这种运行工况下保持完全封闭，也就是说，压力流从第一工作室经由第一节流机构流入第二控制室以及在那里继续单独地通过预控阀流入第二工作室。

第一节流机构的自由的横截面可以按照非直线的第二特征线随第一阀体的移动而不断变化。也可以使用线性的第二特征线。

当然，前述的以及接下来还将阐释的特征不仅能以分别被说明的组合被使用，而且也能在其它的组合中或被单独地使用，而不会脱离本发明的框架。

附图说明

接下来借助附图详细阐释本发明。附图中：

图1是按本发明的第一种实施形式的阀组件的剖视图；

图2是在止回阀的区域中按图1的视图的细节；

图3是在第二阀体的区域中按图1的视图的细节；

图4是按本发明的第二种实施形式的阀组件在第一阀座的区域中的局部剖视图；并且

图5是按本发明的第三种实施形式的阀组件在第一节流机构的区域中的局部剖视图。

具体实施方式

图1示出了按本发明的第一种实施形式的阀组件10的剖视图。阀组件10包括一个壳体20，壳体可以由第一、第二和第三壳体部分23、24、25以及第一和第二封闭螺栓31、32组成，其中，被提到的这些部分牢牢地相互连接。阀体40以能关于图1中水平的运动方向15运动的方式被容纳在第一壳体部分23中。第一阀体40的圆周面具有第一和同心的第二圆柱形的区域41、42，其中，第二圆柱形的区域42的直径小于第一圆柱形的区域41的直径。在第一和第二圆柱形的区域41、42之间布置着被构造成圆锥形的第一密封面（图1中的44）。为第一密封面44配设一个第一阀座（图2中的43），第一阀座被第一密封面44在所示的位置中无泄漏地密封地封闭。第一阀座43沿着一条圆环形地围绕第一阀体40延伸的线接触第一密封面44。

在壳体中的第一和第二圆柱形的钻孔29、30以极小的间隙与第一阀体40的所配属的第一和第二圆柱形的区域41、42相匹配，因而第一阀体40还能轻微地运动，其中，几乎没有压力流能够穿过相应的间隙。此外，壳体具有第一和第二环槽26、27，这些环槽环形地包围第一阀体40。第三环槽28在图1中左边被布置在第一阀体40旁。

第三环槽28联合连接在其上的通道形成了第一工作室21，第一工作室优选至少间接地连接在一个压力流体源，尤其是液压泵上。第二环槽27联合连接在其上的通道形成了第二工作室22，第二工作室优选至少间接地与执行器，例如液压缸连接。第一环槽26是第二控制室12的组成部分，第二控制室此外包括一条通向第二阀体70的通道。

第一控制室11被壳体20和第一阀体40的正面限定边界。被拧入第一壳体部分23的第一封闭螺栓31，在此被视作是壳体20的组成部分。第三封闭螺栓65被拧入第一阀体40的正面中，因而第二阀体40在那里被流体密封地封闭。第一控制室11向外的惟一的连接通过第二节流机构14朝着第二控制室12延伸。在此要注意的是，第二阀体40在第一和第二控制室11、12之间在它的整个圆周上都贴靠在第一圆柱形的钻孔29上。

优选被构造成螺旋弹簧的弹簧48被预紧地容纳在第一控制室11中，因而第一阀体40用其第一密封面被压向第一阀座。一旦第一阀体40由于从第一工作室起的压力加载而被从第一阀座抬起，那么第一控制室11的体积就缩小，其中，相应的不可压缩的压力流体通过第二节流机构14朝着第二控制室12流出。压力流体从那里起不是通过第一节流机构13流出，因为相应的连接被止回阀60截断。其它的与此相关的细节参考图2加以阐释。

在牢牢地拧入第二壳体部分24的第三壳体部分25中布置着第二阀座（图3中的71），第二工作室22通过该第二阀座与第二控制室12连接。为第二阀座配设第二阀体70，它的细节参考图3详细说明。用第二阀体70可以无泄漏地封闭第二阀座。

此外设一个预控阀80，其可以绕开第二阀座地解除在第二工作室22和第二控制室12之间的连接。预控阀80包括形式为阀针的第四阀体81，第四阀体是中心阀的组成部分。第四阀体81与磁衔铁84运动地联接，磁衔铁以能沿着运动方向15移动的方式被容纳在流体密封地关闭的极管87中。极管87尽量由能磁化的材料，如钢构成。惟有在流中断区域88中，极管87才由不能磁化的材料，例如铜构成。作为备选，在流中断区域88也可以设置有相比剩余的极管要小得多的壁厚的能磁化的材料。这样来选择流中断区域88的长度和布置，使得衔铁随着在磁线圈85中的电流强度的渐增而不断移动，其中，理想情况下力求在电流强度和磁衔铁84的移动之间的一种线性的关联。磁衔铁84被经预紧的弹簧86沿着第二阀座71的方向按压，因而弹簧力必须被磁力克服。

此外，第二封闭螺栓32被拧入第一壳体部分23，第二封闭螺栓同样被视作是壳体20的组成部分。第二封闭螺栓32密封第一工作室21。第三壳体部分25牢牢地与极管87连接，尤其是拧接。极管87又牢牢地与第二壳体24连接，尤其是拧接，其中，第三壳体部分25、极管87和磁线圈85形成了一个单独的结构单元，该结构单元也被称为旋入阀。

图2示出了在止回阀60的区域中按图1的视图的细节。第一阀体40在其整个长度上都被一个纵向钻孔45贯穿，纵向钻孔具有多个台阶。在图2中右边的那一侧上，纵向钻孔45被第三封闭螺栓（图1中的65）密封地封闭。纵向钻孔45包括第三阀座63，圆柱面和圆锥面在第三阀座内相交。第三阀体61以能关于运动方向15移动的方式被容纳在第一阀体40中。第三阀体61是被构造成中心阀的止回阀60的组成部分。它具有圆锥形的第三密封面64，第三密封面在所示的位置中沿着一条圆环形的线贴靠在第三阀座63上。在第三阀体61和第三封闭螺栓65之间预紧地装入一个弹簧66，尤其是螺旋弹簧，因而第三阀体61被压向第三阀座63。相应的空腔通过横向钻孔62与第一节流机构13连接，因而从第一节流机构13通过第二径向钻孔47作用的压力将止回阀60压入封闭的位置中。从第一工作室（图1中的21）作用到第三阀体61上的压力，将第三阀体从第三阀座63抬起，因而止回阀60允许了从第一工作室朝着第一节流机构13以及因此朝着第二控制室的流体流，但不允许沿相反的方向的流体流。

为此要指出的是用附图标记67标注的在第一阀体40的第一圆柱形的区域41和壳体20中的第一圆柱形的钻孔29之间的间隙，该间隙处在第二环槽27和第二径向的钻孔47之间。不可避免的泄漏流可以流过这个间隙67。但这种泄漏流被止回阀60密封地截断，倘若它从第二工作室朝着第一工作室取向。反之，沿相反的方向的泄漏流则不被密封，其中，它一般不会干扰，因为一股要大得多的流体流平行地通过第一阀座43从第一工作室流向第二工作室。

在第一阀体40的图2中的左侧上设置多个沿径向延伸的第一钻孔46、46a，其中，一些钻孔46a具有比剩余的钻孔46更大的直径。在所示的位置中，所有的第一钻孔46、46a都被壳体20遮盖。当第一阀体40运动离开第一阀座43时，第一钻孔46、46a进入控制边缘34的区域中，其中，它们的横截面的约略大部分都是自由的。通过布置第一钻孔46、46a可以调整，在第一阀座43上的自由的横截面如何随着第一阀体40的运动路径而改变。关于此优选追求一条非直线的第一特征线。为了从第一工作室21到达第二工作室22，压力流体先是必须流过第一径向的钻孔46、46a以及然后流过第一阀座43。对此存在一种串连。

图3示出了在第二阀体70的区域中按图1的视图的细节。第二阀体70具有第三圆柱形的区域74，它用这个第三圆柱形的区域在第三壳体部分25的一个匹配的钻孔中沿着运动方向15被互动运动式导引。在第三圆柱形的区域74中，第二阀体70配设有多个环绕的沟76，这些沟防止了第二阀体70基于粘附力而牢牢地粘附在第三壳体部分25上。第四圆柱形的区域75贴靠在第三壳体部分25内的一个匹配的钻孔上，该钻孔中止在一条控制边缘77上。在第四圆柱形的区域75中设有多个精密控制豁口78，它们联合控制边缘77分别限定挡板的边界，这些挡板的自由的横截面随着第二阀体的移动而变化。前述的挡板与第二阀座71串连，它们的所配属的第二密封面72被布置在第二阀体70上的第三和第四圆柱形的区域74、75之间。第二密封面72被构造成圆锥形的，其中，第二阀座71在所示的位置中沿着一条圆环形延伸的线接触这个第二密封面。此外要指出的是在第三壳体部分25中的横向钻孔33，它建立起了在第一环槽（图1中的26）和第二阀座71之间的连接。在第二阀体的配属于第四圆柱形的区域75的正面上施加在第二工作室22内的压力，因而这个压力可以将第二阀体70从第二阀座71抬起。

在第二阀体70的内部设有第四阀座82，第四阀座由在第二阀体70内的一个很薄的钻孔形成。在所示的位置中，第四阀体81的第四密封面83贴靠在第四阀座82上。第四阀座82和第四阀体81是已经提到的预控阀80的组成部分。第四阀体81被构造成阀针的类型，也就是说，它具有伸长的圆柱的形状，其中，第四密封面被构造成逐渐变尖的圆锥的形式。还要指出的是在第二阀体70中的横向钻孔73，它通过横向钻孔33建立起了在第二控制室12和第四阀座82之间的连接。

还要注意的是，预控阀80出于节省结构空间的原因而被单独地安装在第二阀体70内部。它可以同样良好地布置在壳体20内的另一个部位上。只是重要的是，预控阀80可以平行于第二阀座71地建立或封闭在第二控制室12和第二工作室22之间的连接。

图4示出了在第一阀座43的区域内按本发明的第二种实施形式的阀组件10b的局部剖视图。第二实施形式除了下面说明的差别外都与按图1至3的第一实施形式一致，因而与此相关地也参考上面的实施方案。在图4中相应的部分用相同的附图标记标注。

图4示出了在一个位置中的第一阀体40，在该位置中，第一阀体的第一密封面44被从第一阀座43抬起。

取代第一径向的钻孔（图2中的46、46a）的是，与第一密封面44相邻地在第一阀体40的正面49上设置一个凸出地弯曲的区域50。在第一阀座43的区域中的自由的横截面通过在控制边缘34和凸出地弯曲的区域50之间的间距确定。这个间距优选按第一特征线变化，该第一特征线不是线性地以及例如抛物线形地延伸。

图5示出了在第一节流机构13的区域中的按本发明的第三种实施形式的阀组件10c的局部剖视图。第三种实施形式除了下文说明的差别外与按图1至3的第一种实施形式一致，因而与此相关地参考上面的实施方案。在图5中相应的部分用相同的附图标记标注。

第一节流机构13如图2中那样被实施成在第一阀体40中的豁口的形式。但它的深度不再线性地变化，而是非直线地在第一阀体40的长度上变化。在此规定第一节流机构13的自由的横截面在第一阀体40的移动路径上的一种递增的变化。

图5示出了在一个第一阀座被封闭的位置中的第一阀体40。可以看到，第一节流机构13在这个位置中已经具有自由的横截面。这一点在按图2的第一种实施形式中同样是这种情形。

附图标记列表

10     阀组件（第一种实施形式）

10a    阀组件（第二种实施形式）

10b    阀组件（第三种实施形式）

11     第一控制室

12     第二控制室

13     第一节流机构

14     第二节流机构

15     运动方向

20     壳体

21     第一工作室

22     第二工作室

23     第一壳体部分

24     第二壳体部分

25     第三壳体部分

26     第一环槽

27     第二环槽

28     第三环槽

29     第一圆柱形的钻孔

30     第二圆柱形的钻孔

31     第一封闭螺栓

32     第二封闭螺栓

33     横向钻孔

34     控制边缘

40     第一阀体

41     第一圆柱形的区域

42     第二圆柱形的区域

43     第一阀座

44     第一密封面

45     纵向钻孔

46、46a第一径向的钻孔

47     第二径向的钻孔

48     弹簧

49     正面

50     凸出地弯曲的区域

60     止回阀

61     第三阀体

62     在阀体中的横向钻孔

63     第三阀座

64     第三密封面

65     第三封闭螺栓

66     弹簧

67     有泄漏的间隙

70     第二阀体

71     第二阀座

72     第二密封面

73     横向钻孔

74     第三圆柱形的区域

75     第四圆柱形的区域

76     环绕的沟槽

77     控制边缘

78     精密控制豁口

80     预控阀

81     第四阀体

82     第四阀座

83     第四密封面

84     磁衔铁

85     磁线圈

86     弹簧

87     极管

88     流中断区域

Claims (13)

1.阀组件（10），具有壳体（20），在壳体中以能移动的方式容纳有第一阀体（40），因而在壳体（20）上的第一阀座（43）能用在第一阀体（40）上的第一密封面（44）封闭，其中壳体（20）具有第一和第二工作室（21；22），这些工作室通过第一阀座（43）相互连接，其中第一阀体（40）联合壳体（20）限定了第一控制室（11）的边界，第一控制室的体积在第一阀体（40）从第一阀座（43）离开移动时持续地变小，其中壳体（20）和第一阀体（40）共同限定第一节流机构（13）的边界，第一节流机构的自由的横截面在第一阀体从第一阀座（43）离开移动时持续变大，其中第一工作室（21）通过第一节流机构（13）与第二控制室（12）连接，其中第二控制室（12）与第一控制室（11）连接或与其重合，

其特征在于，在壳体（20）中以能移动的方式容纳有不同于第一阀体（40）的第二阀体（70），因而在壳体（20）上的第二阀座（71）能用在第二阀体（70）上的第二密封面（72）封闭，其中第二工作室（22）通过第二阀座（71）与第二控制室（12）这样连接，使得从第二工作室（22）作用的压力将第二阀体（70）压离第二阀座（71），其中从第二控制室（12）作用的压力将第二阀体（70）压向第二阀座（71），其中第二工作室（12）通过预控阀（80）并且在绕过第二阀座（71）的情况下与第二控制室（12）连接。

2.按权利要求1所述的阀组件，其特征在于，预控阀（80）被构造成中心阀。

3.按前述权利要求任一项所述的阀组件，其特征在于，第一工作室（21）经由止回阀（60）与第一节流机构（13）连接，止回阀仅容许了从第一工作室（21）到第一节流机构（13）的流体流，其中止回阀（60）被构造成中心阀的形式。

4.按前述权利要求任一项所述的阀组件，其特征在于，预控阀（80）包括磁线圈（85）和磁衔铁（84），其中预控阀（80）能通过磁衔铁（84）得到操纵，其中磁线圈（85）和磁衔铁（84）这样相互协调一致，使得磁衔铁（84）的位置在磁线圈（85）内的电流改变时持续地变化。

5.按权利要求4所述的阀组件，其特征在于，磁衔铁（84）利用弹簧（86）被预紧到预控阀（80）的封锁的位置中。

6.按前述权利要求任一项所述的阀组件，其特征在于，第一控制室（11）与第二控制室（12）分开构造，其中第二控制室（12）包括在壳体（20）中的第一环槽（26），第一环槽包围第一阀体（40）。

7.按权利要求6所述的阀组件，其特征在于，第一阀体（40）在第一环槽（6）和第一控制室（11）之间贴靠在壳体（20）上。

8.按权利要求6或7所述的阀组件，其特征在于，第一和第二控制室（11；12）仅通过第二节流机构（14）相互连接。

9.按前述权利要求任一项所述的阀组件，其特征在于，在第一阀座（43）上的自由的横截面按非直线的第一特征线随着第一阀体（40）的移动而持续变化。

10.按权利要求9所述的阀组件，其特征在于，第一阀体（40）的与第一密封面（44）相邻的正面至少邻近第一密封面（44）地被构造成凸出地弯曲（50）。

11.按权利要求9所述的阀组件，其特征在于，第一阀体（40）具有多个关于其运动方向径向延伸的第一钻孔（46；46a），这些第一钻孔根据第一阀体（40）的位置被壳体（20）遮盖或不被壳体遮盖，其中第一钻孔（46）与第一阀座（43）串连。

12.按前述权利要求任一项所述的阀组件，其特征在于，当第一阀座（43）被第一阀体（40）封闭时，第一节流机构（13）具有不等于零的自由的横截面。

13.按前述权利要求任一项所述的阀组件，其特征在于，第一节流机构（13）的自由的横截面按非直线的第二特征线随着第一阀体（40）的移动而持续变化。